混凝土堿骨料反應(yīng)的機(jī)理及預(yù)防方法

發(fā)布：2011-1-1316:33|編輯：小平|【水泥人網(wǎng)】堿骨料反應(yīng)條件是在混凝土配制時形成的，即配制的混凝土中只有足夠的堿和反應(yīng)性骨料，在混凝土澆筑后就會逐漸反應(yīng)，在反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量吸水膨脹和內(nèi)應(yīng)力足以使混凝土開裂的時候，工程便開始出現(xiàn)裂縫。這種裂縫和對工程的損害隨著堿骨料反應(yīng)的發(fā)展而發(fā)展，嚴(yán)重時會使工程崩潰。有人試圖用阻擋水分來源的方法控制堿骨料反應(yīng)的發(fā)展，例如筆者見過的日本從大孤到神戶的高速公路松原段陸地立交橋，橋墩和梁發(fā)生大面積堿骨料反應(yīng)開裂，日本曾采取將所有裂縫注入環(huán)氧樹脂，注射后又將整個梁、橋墩表面全用環(huán)氧樹脂涂層封閉，企圖通過阻止水分和濕空氣進(jìn)入的方法控制堿骨料反應(yīng)的進(jìn)展，結(jié)果僅僅經(jīng)過一年，又多處開裂。因此世界各國都是在配制混凝土?xí)r采取措施，使混凝土工程不具備堿骨料反應(yīng)的條件。主要有以下幾種措施。1、 控制水泥含堿量自1941年美國提出水泥含量低于0.6%氧氣化鈉當(dāng)量（即Na2O+0.658K2O）為預(yù)防發(fā)生堿骨料反應(yīng)的安全界限以來，雖然對有些地區(qū)的骨料在水泥含量低于0.4%時仍可發(fā)生堿骨料反應(yīng)對工程的損害，但在一般情況下，水泥含量低于0.6%作為預(yù)防堿骨料反應(yīng)的安全界限已為世界多數(shù)國家所接受，已有二十多個國家將此安全界限列入國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。許多國家如新西蘭、英國、日本等國內(nèi)大部分水泥匚均生產(chǎn)含堿量低于0.6%的水泥。加拿大鐵路局則規(guī)定，不訟是否使用活性骨料，鐵路工程混凝土一律使用含堿量低于0.6%的低堿水泥。2、 控制混凝土中含堿量由于混凝土中堿的來源不僅是從水泥，而且從混合材、外加劑、水，甚至有時從骨料（例如海砂）中來，因此控制混凝土各種原材料總堿量比單純控制水泥含堿量更重要。對此，南非曾規(guī)定每m3混凝土中總堿量不得超過2.1kg，英國提出以每m3混凝土全部原材料總堿量（Na2O當(dāng)量）不超過3kg，已為許多國家所接受。3、 對骨料選擇使用如果混凝土含堿量低于3kg/m3,可以不做骨料活性檢驗，如果水泥含堿量高或混凝土總堿量高于3kg/m3，則應(yīng)對骨料進(jìn)行活性檢測，如經(jīng)檢測為活性骨料，則不能使用，或經(jīng)與非活性骨料按一定比例混合后，經(jīng)試驗對工程無損害時，方可按試驗規(guī)定的比例混合使用。4、 摻混合材摻某些活性混合材可緩解、抑制混凝土的堿骨料反應(yīng)。根據(jù)各國試驗資料，摻一10%的硅灰可以有效的抑制堿骨料反應(yīng)，據(jù)悉冰島自1979年以來，一直在生產(chǎn)水泥時摻5—7.5%硅灰，以預(yù)防堿骨料反應(yīng)對工程的損害。另外摻粉煤灰也很有效，粉煤灰的含堿量不同，經(jīng)試驗，即使含堿量高的粉煤灰，如果取代30%的水泥，也可有效地掏堿骨料反應(yīng)。另外常用的抑制性混合材還有高爐礦渣，但摻量必須大于50%才能有效地抑制堿骨料反應(yīng)對工程的損害，現(xiàn)大美、英、德諸國對高爐礦渣的推薦摻量均為50%以上。5、隔絕水和濕空氣的來源如果在擔(dān)心混凝土工程發(fā)生堿骨料反應(yīng)的部位能有效地隔絕水和空氣的來源，也可以取

得緩和堿骨料反應(yīng)對工程損害的效果。發(fā)布：2011-1-1316:31|編輯：小平|【水泥人網(wǎng)】摘要：介紹了混凝土中堿與骨料研究的現(xiàn)狀，對混凝土堿骨料反應(yīng)膨脹機(jī)理、影響因素等進(jìn)行了闡述。堿骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿與骨料中的活性成分之間發(fā)生的破壞性膨脹反應(yīng)，是影響混凝土耐久性最主要的因素之一。該反應(yīng)不同于其他混凝土病害，其開裂破壞是整體性的。堿骨料反應(yīng)的機(jī)理堿骨料反應(yīng)是水泥(混凝土中)達(dá)到一定數(shù)量的可溶性堿性氧化物(如Na20、Kz0)與混凝土中某些含有活性礦物的骨料在有水分的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的凝膠體體積膨脹，引起已硬化的混凝土開裂破壞。其中Na20、K2O屬于強(qiáng)堿，是水泥煉燒過程中和水化過程中的產(chǎn)物，混凝土的總堿含量等于水泥堿含量、外加劑堿含量、摻合料堿含量以及拌合水堿含量之和。另外，堿溶性骨料分為兩種，一種是硅酸類，指非結(jié)晶Si和結(jié)晶不完整的Si，具有堿活性的硅酸鹽類巖石礦物有蛋白石、玉髓、火山玻璃體；另一類是碳酸鹽類，指結(jié)晶小的泥灰石灰石、白云石等，具有堿活性的碳酸鹽類巖石礦物是細(xì)小菱形白云石晶體。可見，促使這類反應(yīng)發(fā)生必須具備三個條件：即在混凝土中同時存在活性礦物集料、堿性溶液(K0H.NaOH)和水。堿骨料反應(yīng)的分類2.1堿硅酸反應(yīng)堿一硅酸反應(yīng)是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應(yīng)產(chǎn)生堿硅酸凝膠或稱堿硅凝膠，其體積大于反應(yīng)前的體積，且有很強(qiáng)的吸水性，吸水后進(jìn)一步膨脹，引起混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力，而且堿硅凝膠吸水后進(jìn)一步促進(jìn)堿骨料反應(yīng)的發(fā)展，使混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力增大，導(dǎo)致混凝土開裂，嚴(yán)重的可導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)崩潰。其反應(yīng)機(jī)理如下：混凝土中的活性骨料與混凝土中的堿集料發(fā)生反應(yīng)：2NaOH+Si02-Na0Si?H20，當(dāng)KOH和NaOH濃度較低時，不足以引起混凝土的破壞，一般認(rèn)為當(dāng)含堿量小于0.6%時，可不考慮堿骨料反應(yīng)。堿一硅酸鹽反應(yīng)的機(jī)理與堿一硅酸反應(yīng)的機(jī)理是一致的，只是反應(yīng)速度比較緩慢。能與堿發(fā)生反應(yīng)的溶性氧化硅礦物有蛋白石、玉髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結(jié)晶有缺乏的石英以及微晶、隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于多種巖石中。因而迄今為止世界各國反應(yīng)的堿骨料反應(yīng)絕大數(shù)為堿硅酸反應(yīng)。2.2堿碳酸鹽反應(yīng)堿一碳酸鹽反應(yīng)引起的混凝土破壞，目前歸結(jié)為白云石質(zhì)石灰?guī)r骨料脫白云石引起的體積膨脹。白云石質(zhì)石灰集料在堿性溶液中發(fā)生的脫白云石反應(yīng)如下：CoMg(O33)2+2NaOH-Mg(OH)2+CaCO3+maaCO3，式中，Na也可轉(zhuǎn)換作K，這一反應(yīng)不是發(fā)生在集料顆粒與水泥漿的表面，而是發(fā)生在集料顆粒的內(nèi)部。這樣水鎂石Mg(0H)2晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土內(nèi)